專利名稱：半導(dǎo)體器件以及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于半導(dǎo)體器件、特別是可以層疊多個半導(dǎo)體元件、實(shí)現(xiàn)小型化的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
由下述專利文件1所公知的半導(dǎo)體器件，具有金屬制的支持板、在支持板上依次層疊的第1晶體管以及第2晶體管、在支持板上依次層疊的第3晶體管以及第4晶體管、以及在第1晶體管及第2晶體管和第3晶體管及第4晶體管之間固定于支持板上的控制電路(控制IC)，由第1晶體管以及第2晶體管、和第3晶體管以及第4晶體管構(gòu)成H型橋接電路。根據(jù)專利文件1，通過層疊第1晶體管和第2晶體管、同時層疊第3晶體管和第4晶體管，能夠減少支持板的占有面積并提高集成度。
另外，在專利文件1的半導(dǎo)體器件中，形成在第1晶體管以及第3晶體管的上面上的上面電極、和形成在第2晶體管以及第4晶體管的下面上的下面電極通過焊錫而固定粘接，并且形成在第1晶體管以及第3晶體管的上面上的上面電極、和控制電路的上面電極以及配置在支持板的周圍的多個外部導(dǎo)線通過引線相連接。由于第1晶體管和第2晶體管、以及第3晶體管和第4晶體管通過焊錫而相互電連接，所以縮短了電流的接線路徑，而能夠抑制由于電流的接線路徑的延長而出現(xiàn)的噪音發(fā)生以及電力損失。另外，能夠簡化引線的接線。
國際公開第2005/018001號公報[本發(fā)明要解決的課題]但是，配置在下方的第1晶體管以及第3晶體管的上面電極，是由適合與第2晶體管以及第4晶體管的下面電極進(jìn)行錫焊連接的金屬、或者適合與引線進(jìn)行連接的金屬中的任一種而形成的。由易于進(jìn)行錫焊連接的鎳或者銅等金屬構(gòu)成的電極，與由鋁或者金等金屬構(gòu)成的引線的連接性較差。而且，由與引線的連接強(qiáng)度高的鋁等金屬構(gòu)成的電極，與由鉛或錫等的金屬構(gòu)成的焊錫的連接性(焊錫粘潤性)較差。因此，在上述專利文件1的半導(dǎo)體裝置中，要實(shí)現(xiàn)能夠得到較高的焊錫強(qiáng)度和引線連接強(qiáng)度的半導(dǎo)體器件很困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供具有與引線以及焊錫的連接性高的電極的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，具備下部半導(dǎo)體元件(1)、形成在下部半導(dǎo)體元件(1)的上面(1a)的下部電極層(5)、形成在下部電極層(5)的上面(5a)上的上部電極層(6)、固定在上部電極層(6)的上面(6a)的上部半導(dǎo)體元件(2)、以及固定上部電極層(6)和上部半導(dǎo)體元件(2)的粘接劑層(7)。下部電極層(5)的上面(5a)和上部電極層(6)的上面(6a)由不同的材質(zhì)形成，在下部電極層(5)的上面(5a)設(shè)置從上部電極層(6)部分地露出在外部的接線區(qū)域(15)，在接線區(qū)域(15)連接了細(xì)導(dǎo)線(8)的端部。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，包括在下部半導(dǎo)體元件(1)的上面(1a)形成下部電極層(5)的工序，在下部電極層(5)的上面(5a)形成具有由與下部電極層(5)的上面(5a)不同的材質(zhì)構(gòu)成的上面(6a)的上部電極層(6)的工序，在上部電極層(6)設(shè)置缺口部(36)，在下部電極層(5)的上面(5a)形成通過缺口部(36)而部分地露出在外部的接線區(qū)域(15)的工序，利用粘接劑(7)在上部電極層(6)的上面(6a)固定上部半導(dǎo)體元件(2)的工序，以及，在接線區(qū)域(15)連接細(xì)導(dǎo)線(8)的端部的工序。
由于用不同的材質(zhì)來構(gòu)成設(shè)在下部半導(dǎo)體元件(1)和上部半導(dǎo)體元件(2)之間的下部電極層(5)的上面(5a)和上部電極層(6)的上面(6a)，所以可以利用焊錫附著性出色的材質(zhì)形成上部電極層(6)的上面(6a)、利用與形成細(xì)導(dǎo)線(8)的連接強(qiáng)度高的材質(zhì)形成下部電極層(5)的上面(5a)。因此，能夠通過由焊錫等構(gòu)成的粘接劑層(7)良好地固定下部半導(dǎo)體元件(1)和上部半導(dǎo)體元件(2)，同時牢固地連接下部半導(dǎo)體元件(1)和細(xì)導(dǎo)線(8)，形成可靠性高的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)可以獲得較高的上部半導(dǎo)體元件與下部半導(dǎo)體元件的焊錫強(qiáng)度和引線連接強(qiáng)度兩者的半導(dǎo)體器件。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個實(shí)施方式的剖面圖。
圖2是圖1的部分?jǐn)U大圖。
圖3是圖1的下部半導(dǎo)體襯底的部分放大圖。
圖4是圖1的下部半導(dǎo)體襯底的平面圖。
圖5是表示在下部半導(dǎo)體襯底的上面上形成了下部電極層的狀態(tài)的剖面圖。
圖6是表示在圖5的下部電極層的上面上形成了上部電極層的狀態(tài)的剖面圖。
圖7是表示對圖6的上部電極層進(jìn)行了蝕刻的狀態(tài)的剖面圖。
圖8是表示在圖9中層疊了上部IGBT的狀態(tài)的剖面圖。
圖9是表示在圖7的下部半導(dǎo)體襯底的上面上覆蓋了保護(hù)膜的狀態(tài)的平面圖。
圖10是表示圖1的半導(dǎo)體器件的實(shí)施例子的平面圖。
圖11是圖10的電路圖。
圖12是表示圖1的變形例子的剖面圖。
標(biāo)號說明(1)下部半導(dǎo)體元件(下部IGBT)、(1a、2a、5a、6a)上面(2)上部半導(dǎo)體元件(上部IGBT)(5)下部電極層(6)上部電極層 (7)焊錫(8)細(xì)導(dǎo)線(引線)(9)保護(hù)膜(15)接線區(qū)域 (19)開口部(20)單元形成區(qū)域 (20a)單元(21)固定層 (23)接線層(36)缺口部 (40)控制裝置具體實(shí)施方式
下面，參照圖1～圖12，對關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體器件及其制造方法進(jìn)行說明。
如圖1所示，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件，具有作為下部半導(dǎo)體元件的下部IGBT(絕緣柵極型雙極晶體管)(1)、形成在下部IGBT(1)的上面(1a)上的下部電極層(5)、與下部電極層(5)相分離并形成在下部IGBT(1)的上面(1a)上的離間電極層(柵極焊盤)(18)、形成在下部電極層(5)的上面(5a)上的上部電極層(6)、通過作為粘接劑層的焊錫(7)固定在上部電極層(6)的上面(6a)上的作為上部半導(dǎo)體元件的上部IGBT(2)、形成在上部IGBT(2)的上面(2a)上的最上部電極層(27)、覆蓋上部電極層(6)、離間電極層(18)以及下部電極層(5)等的一部分的非導(dǎo)電性的保護(hù)膜(9)、以及覆蓋最上部電極層(27)等的一部分的非導(dǎo)電性的保護(hù)膜(29)。下部電極層(5)，具有通過設(shè)在上部電極層(6)的缺口部(36)和設(shè)在保護(hù)膜(9)的開口部(19)露出在外部的接線區(qū)域(15)。接線區(qū)域(15)平坦地形成，與作為細(xì)導(dǎo)線的引線(8)的一個端部相連接(引線鍵合)。
如圖2所示，下部IGBT(1)具有由單晶硅襯底等構(gòu)成的下部半導(dǎo)體襯底(51)、形成在下部半導(dǎo)體襯底(51)的上面(51a)上的例如由二氧化硅構(gòu)成的柵極絕緣膜(24)、隔著柵極絕緣膜(24)而形成在下部半導(dǎo)體襯底(51)的上面(51a)上的例如由多晶硅構(gòu)成的柵電極(控制電極)(25)、使柵電極(25)和下部電極層(5)電絕緣的層間絕緣膜(26)、以及在下部半導(dǎo)體襯底(51)的下面(51b)上形成的、層疊例如鋁和鎳而成的集電極(底面電極)(13)。
下部半導(dǎo)體襯底(51)具有由與下部半導(dǎo)體襯底(51)的下面(51b)相鄰接而形成的P+型半導(dǎo)體區(qū)域構(gòu)成的集電區(qū)(31)、與集電區(qū)(31)相鄰接而形成在上方的N-型緩沖區(qū)域(32)、與N-型緩沖區(qū)域(32)相鄰接而形成在上方的N型基區(qū)(30)、與下部半導(dǎo)體襯底(51)的上面(51a)相鄰接而形成在N型基區(qū)(30)內(nèi)的P型基區(qū)(33)、以及與下部半導(dǎo)體襯底(51)的上面(51a)相鄰接而形成在P型基區(qū)(33)內(nèi)的N型發(fā)射區(qū)(34)。在夾持在N型發(fā)射區(qū)(34)和N型基區(qū)(30)之間的P型基區(qū)(33)的上方，隔著柵極絕緣膜(24)形成有柵電極(25)，形成公知的溝道區(qū)。如圖2所示，在使柵電極(25)和下部電極層(5)電絕緣的層間絕緣膜(26)上，形成開口部(26a)，下部電極層(5)通過開口部(26a)電連接到N型發(fā)射區(qū)(34)和P型基區(qū)(33)，構(gòu)成發(fā)射極。
圖3以及圖4表示下部半導(dǎo)體器件(51)的上面(51a)。如圖3所示，P型基區(qū)(33)，對于下部半導(dǎo)體襯底(51)的平面方向(平面上看)，在N型基區(qū)(30)內(nèi)格子狀或者條狀地排列配置。另外，N型發(fā)射區(qū)(34)配置成沿P型基區(qū)(33)的邊緣部分相互對置。另外，柵電極(25)，跨越相鄰的P型基區(qū)(33)地、條狀地形成在P型基區(qū)(33)之間。由此，形成了半導(dǎo)體元件的有源區(qū)的最小單位、即單元(20a)。在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件中，N型發(fā)射區(qū)(34)僅形成在下部半導(dǎo)體襯底(51)的中央側(cè)，在下部半導(dǎo)體襯底(51)的外周側(cè)沒有形成N型發(fā)射區(qū)(34)。因此，如圖4所示，在下部IGBT(1)的上面(1a)上形成有形成了多個單元(20a)的單元形成區(qū)域(20)、和沒有形成單元(20a)的非形成區(qū)域(44)。單元形成區(qū)域(20)形成在下部IGBT(1)的中央側(cè)，非形成區(qū)域(44)以包圍單元形成區(qū)域(20)的方式、在下部IGBT(1)的外周側(cè)環(huán)狀地形成。另外，P型基區(qū)(33)也可以在N型基區(qū)(30)內(nèi)形成島狀。
而且，在下部半導(dǎo)體襯底(51)的上面(51a)上，沿下部半導(dǎo)體襯底(51)的周面，形成電連接?xùn)烹姌O(25)和離間電極層(18)的柵極總線(43)。離間電極層(18)以及柵極總線(43)，由鋁等導(dǎo)電性金屬形成，覆蓋形成為條狀的柵電極(25)的延長部分，與柵電極(25)電連接。即，離間電極層(18)以及柵極總線(43)在下部半導(dǎo)體襯底(51)的上面(51a)具有多晶硅和鋁的層疊結(jié)構(gòu)。
上部IGBT(2)，平面上看，具有與下部IGBT(1)的上面(1a)以及下面(1b)相比面積小的上面(2a)以及下面(2b)。雖然圖中未示，但上部IGBT(2)具有在上面(52a)上具有形成有多個單元的單元形成區(qū)域(20)的上部半導(dǎo)體襯底(52)、形成在上部半導(dǎo)體襯底(52)的上面(52a)上的柵極絕緣膜、隔著柵極絕緣膜形成在上部半導(dǎo)體襯底(52)的上面(52a)上的柵電極、與單元電連接的最上部電極層(發(fā)射極)(27)、使柵電極和最上部電極層(27)電絕緣的層間絕緣膜、以及形成在上部半導(dǎo)體襯底(52)的下面(52b)上的集電極(14)。上部IGBT(2)，也可以與下部IGBT(2)同樣地僅在半導(dǎo)體襯底(52)的中央側(cè)形成單元形成區(qū)域(20)，也可以在半導(dǎo)體襯底(52)的整體上形成單元形成區(qū)域(20)。
下部IGBT(1)的下部電極層(5)，與N型發(fā)射區(qū)(34)和P型基區(qū)(33)電連接。另外，下部電極層(5)，平面上看，延伸至單元形成區(qū)域(20)的外周側(cè)，也覆蓋非形成區(qū)域(44)的上面的一部分。上部電極層(6)形成在下部電極層(5)的上面(5a)上，延伸至單元形成區(qū)域(20)的外周側(cè)，平面上看，也覆蓋非形成區(qū)域(44)的上面的一部分。即，單元形成區(qū)域(20)，平面上看，配置在與單元形成區(qū)域(20)以及非形成區(qū)域(44)的外周緣相比更靠近下部半導(dǎo)體襯底(51)的中心側(cè)。
另外，至少下部電極層(5)的上面(5a)和上部電極層(6)的上面(6a)由不同的材料形成，下部電極層(5)具有利用與形成引線(8)的金屬的連接性高的金屬、鄰接上部電極層(6)而形成的接線層(23)，上部電極層(6)具有利用與形成焊錫(7)的金屬的粘接性高的金屬、鄰接焊錫(7)而形成的固定層(21)。在本實(shí)施方式中，如圖2所示，下部電極層(5)僅由接線層(23)構(gòu)成，接線層(23)通過與形成引線(8)的鋁的粘接性高的相同的鋁或者含有硅的鋁而形成。對此，上部電極層(6)具備由與焊錫(7)的密接性很好的例如鎳(Ni)構(gòu)成的固定層(21)、以及形成在固定層(21)和下部電極層(5)之間的例如由鈦(Ti)構(gòu)成的中間層(22)，固定層(21)形成上部電極層(6)的上面(6a)。也可以與上部電極層(6)同樣地把下部電極層(5)作成由多個不同材質(zhì)構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施方式中，利用與焊錫(7)的粘潤性(特性關(guān)系)很好的鎳形成了上部電極層(6)的固定層(21)，但也可以利用與與焊錫(7)的粘潤性很好的其他金屬材料(例如金)來形成。另外，關(guān)于下部電極層(5)，同樣也可以使用鋁以外的其他金屬。上部電極層(6)的中間層(22)，根據(jù)與固定層(21)以及下部電極層(5)的接線層(23)這兩者材質(zhì)的特性關(guān)系而適當(dāng)?shù)卮_定材質(zhì)。
保護(hù)膜(9，29)利用PIF(聚酰乙胺薄膜)或者PBO(聚苯并唑polybenzoxazole)等耐熱性材料形成，設(shè)在下部IGBT(1)上的保護(hù)膜(9)具有向外部露出下部電極層(5)的接線區(qū)域(15)的開口部(19)，設(shè)在上部IGBT(2)上的保護(hù)膜(29)具有向外部露出最上部電極層(27)的接線區(qū)域(35)的開口部(39)。保護(hù)膜(9，29)保護(hù)下部IGBT(1)以及上部IGBT(2)的半導(dǎo)體表面免受離子等雜質(zhì)的影響。形成在上部IGBT(2)的上面(2a)的最上部電極層(27)，與下部電極層(5)相同，利用與形成引線(8)的金屬的粘接性高的金屬形成。
如圖1所示，下部電極層(5)的接線區(qū)域(15)，構(gòu)成下部IGBT(1)的發(fā)射極的引線連接區(qū)域(引線鍵合焊盤)，通過引線(8)與外部元件等相連接。另外，露出保護(hù)膜(9)的開口部(19)的上部電極層(6)的上面(6a)，構(gòu)成上部IGBT(2)的焊錫區(qū)域(芯片焊接焊盤)，與上部IGBT(2)的集電極(14)電連接。即，上部IGBT(2)固定的上部電極層(6)的固定區(qū)域(16)，成為有出色的焊錫附著性的鎳電極面；連接有引線(8)的接線區(qū)域(15)，成為有出色的引線(8)的連接性的鋁電極面。在本發(fā)明中，由于利用不同材質(zhì)形成設(shè)在下部IGBT(1)和上部IGBT(2)之間的下部電極層(5)的上面(5a)和上部電極層(6)的上面(6a)，所以能夠利用焊錫附著性好的材質(zhì)形成上部電極層(6)的上面(6a)，利用與引線(8)的連接強(qiáng)度高的材質(zhì)形成下部電極層(5)的上面(5a)。因此，可以通過焊錫(7)良好地固定下部IGBT(1)和上部IGBT(2)，并且牢固地連接下部IGBT(1)和引線(8)，形成高可靠性的半導(dǎo)體器件(10)。本發(fā)明中所稱“粘接劑”，包括焊錫材料、釬料以及銀膏等的粘接劑，特別是優(yōu)選具有導(dǎo)電性的粘接劑。另外，作為焊錫材料，使用了由不含鉛的由錫、銀、銅或者鋁等材料構(gòu)成的無鉛焊錫，但也可以使用由錫和鉛構(gòu)成的一般焊錫或者其他公知的焊錫。引線(8)，可以使用例如金、鋁或者含有硅的鋁構(gòu)成的公知的引線。
制造圖1的半導(dǎo)體器件(10)時，形成在上面(1a)的中央側(cè)設(shè)有形成了多個單元(20a)的單元形成區(qū)域(20)的下部IGBT(1)，和與下部IGBT(1)同樣地在上面(2a)設(shè)有單元形成區(qū)域的上部IGBT(2)。如圖3所示，下部IGBT(1)的單元形成區(qū)域(20)，形成在下部半導(dǎo)體襯底(51)的上面(51a)的中央側(cè)，環(huán)繞單元形成區(qū)域(20)環(huán)狀地形成非形成區(qū)域(44)。下部IGBT(1)以及上部IGBT(2)這種半導(dǎo)體元件的制造方法已公知，在此省略說明。
如圖5所示，由鋁構(gòu)成的下部電極層(5)，通過CVD或PVD等蒸鍍法、濺射法或者鍍敷法等公知的方法，形成在下部半導(dǎo)體襯底(51)的上面(51a)上。接著，在下部電極層(5)的上面(5a)上形成未圖示的蝕刻掩模，通過形成在蝕刻掩模上的開口，利用溶解鋁的磷酸類蝕刻液等鋁蝕刻液，把離間電極層(18)和下部電極層(5)之間的包含離間部(37)的下部電極層(5)的不需要的部分除去。下部電極層(5)，平面上看，延伸到單元形成區(qū)域(20)的外周側(cè)，也覆蓋非形成區(qū)域(44)的上面的一部分。另外，離間電極層(18)形成在非形成區(qū)域(44)的上面上。
接著，如圖6所示，利用與下部電極層(5)相同的方法，依次在下部電極層(5)的上面(5a)上形成上部電極層(6)的由鈦構(gòu)成的中間層(22)和由鎳構(gòu)成固定層(21)。此后，如圖7所示，在上部電極層(6)的上面(6a)上形成未圖示的蝕刻掩模，通過形成在蝕刻掩模上的開口，利用同時溶解鈦和鎳的鹽酸類蝕刻液等金屬蝕刻液，除去上部電極層(6)的不需要的部分。也可以利用不同的蝕刻液依次蝕刻鈦和鎳。由此，在下部IGBT(1)的上面(1a)上層疊了下部電極層(5)和上部電極層(6)。并且，通過利用蝕刻而設(shè)在上部電極層(6)的缺口部(36)，在下部電極層(5)形成沒有被上部電極層(6)覆蓋的接線區(qū)域(15)。此時，上部電極層(6)，蝕刻除去與單元形成區(qū)域(20)的外周緣相比更靠近下部半導(dǎo)體襯底(51)的外周側(cè)、即非形成區(qū)域(44)的上側(cè)。因此，上部電極層(6)延伸到單元形成區(qū)域(20)的外周側(cè)，平面上看也覆蓋非形成區(qū)域(44)的上面的一部分。另外，如圖7所示，下部電極層(5)的接線區(qū)域(15)形成在下部半導(dǎo)體襯底(51)的單元形成區(qū)域(20)的外側(cè)。
利用蝕刻液蝕刻上部電極層(6)之際，有時下部電極層(5)也與上部電極層(6)一起被侵蝕，但由于在與單元形成區(qū)域(20)的外周緣相比更靠近下部半導(dǎo)體襯底(51)的外周側(cè)蝕刻除去上部電極層(6)，故可以防止由上部電極層(6)的蝕刻而損害電特性。另外，可以防止在單元形成區(qū)域(20)處的單元(20a)的蝕刻損傷。即，下部電極層(5)，由于相互電連接多個單元(20a)的P型基區(qū)(33)以及N型發(fā)射區(qū)(34)，所以形成在單元形成區(qū)域(20)上方的下部電極層(5)被蝕刻時，存在損害下部IGBT(1)的電特性的擔(dān)憂。對此，延伸到下部IGBT(1)的單元形成區(qū)域(20)的外側(cè)的非形成區(qū)域(44)，是構(gòu)成成為鍵合焊盤的接線區(qū)域(15)等的部分，即便萬一被上部電極層(6)的蝕刻所侵蝕，電特性上所受到的影響極少。由此，可以形成能夠獲得穩(wěn)定電特性的高可靠性的半導(dǎo)體器件。
接著，利用保護(hù)膜(9)，覆蓋上部電極層(6)、離間電極層(18)以及下部電極層(5)的一部分。保護(hù)膜(9)，具有接線區(qū)域(15)和離間電極層(18)的2個鍵合焊盤、以及固定區(qū)域(16)的焊盤上的開口部(19)。如圖8所示，通過固定區(qū)域(16)的開口部(19)，利用焊錫(7)把上部IGBT(2)固定在下部IGBT(1)上。上部IGBT(2)上，預(yù)先形成有最上部電極層(27)、保護(hù)膜(29)以及集電極(14)。如圖9所示，保護(hù)膜(9)環(huán)狀地形成在下部IGBT(1)的固定區(qū)域(16)的外周，在固定上部IGBT(2)時具有定位效果。結(jié)果，如圖1所示，上部IGBT(2)精度良好地焊錫于下部IGBT(1)的規(guī)定位置上。另外，包圍固定區(qū)域(16)的保護(hù)膜(9)，可以防止焊錫(7)溢出。結(jié)果，焊錫(7)較厚地形成在上部電極層(6)的上面上，可以對使半導(dǎo)體器件(10)動作時產(chǎn)生的熱良好地散熱。
另外，形成在下部半導(dǎo)體襯底(51)的下面(51a)上的集電極(13)，通過焊錫固定在支持板(45)的上面。進(jìn)一步，如圖1所示，下部IGBT(1)以及上部IGBT(2)的接線區(qū)域(15，35)和離間電極層(18)，與連接到未圖示的外部元件或者外部導(dǎo)線上的引線(8)的端部相連接。由此，半導(dǎo)體器件(10)就完成了。
圖10表示利用圖1所示的半導(dǎo)體器件(10)，用單一的半導(dǎo)體器件構(gòu)成圖11所示的H型橋接電路的本發(fā)明的實(shí)施例子。H型橋接電路，具有高邊側(cè)的下部IGBT(1)以及其他的下部IGBT(3)、和低邊側(cè)的上部IGBT(2)以及其他的上部IGBT(4)。下部IGBT(1)和上部IGBT(2)的第1疊層體、與其他的下部IGBT(3)和其他的上部IGBT(4)的第2疊層體，固定在具有散熱性的銅或者鋁等的金屬制的支持板(45)上。具有控制從下部IGBT(1)到其他的上部IGBT(4)的切換動作的控制裝置(40)，利用引線(8)，將控制裝置(40)的表面電極或者配置在支持板(45)的周圍的多個外部導(dǎo)線(42)、和下部IGBT(1)以及上部IGBT(2)的接線區(qū)域(發(fā)射極)(15，35)和離間電極層(柵電極)(18)連接。如圖10所示，控制裝置(40)在第1疊層體和第2疊層體之間固定在支持板(45)上。下部IGBT(1)的下部電極層(發(fā)射極)(5)和上部IGBT(2)的集電極(14)的連接點(diǎn)(A1)、與其他下部IGBT(3)的下部電極層(發(fā)射極)和其他的上部IGBT(4)的集電極的連接點(diǎn)(A2)之間，連接有由交流電流驅(qū)動的例如冷陰極熒光放電管的負(fù)載(41)。通過樹脂密封體(43)覆蓋半導(dǎo)體器件整體，但外部導(dǎo)線(42)從樹脂密封體(43)向外部引出。
H型橋接電路工作時，通過使下部IGBT(1)及其他的上部IGBT(4)、和上部IGBT(2)及其他的下部IGBT(3)交替導(dǎo)通/截止動作、進(jìn)行開關(guān)動作，可以使在連接點(diǎn)(A1)和(A2)之間交替流動反方向的電流、使負(fù)載(41)工作。如此，能夠進(jìn)行從下部IGBT(1)到其他的上部IGBT(4)的開關(guān)動作，使用直流電壓源、使得連接在連接點(diǎn)(A1)和(A2)之間的冷陰極熒光放電管點(diǎn)亮。根據(jù)圖10所示的半導(dǎo)體器件(50)，能夠減少支持板(45)的占有面積并提高集成度，并且能夠通過焊錫(7)良好地固定下部IGBT(1)和上部IGBT(2)、以及其他的下部IGBT(3)和其他的上部IGBT(4)，牢固地連接各IGBT(1，2，3，4)和引線(8)，形成可靠性高的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明的實(shí)施方式，并不限定于上述實(shí)施方式，可以有各種改變。例如，也可以代替各IGBT(1，2，3，4)，構(gòu)成其他的雙極晶體管、場效應(yīng)晶體管、晶閘管或者三端雙向可控硅等半導(dǎo)體元件。另外，如圖12所示，也可以通過保護(hù)膜(9)覆蓋下部電極層(5)的一部分之后，在下部電極層(5)的上面(5a)形成上部電極層(6)。如此，則由于通過保護(hù)膜(9)下部電極層(5)得到保護(hù)，所以在保護(hù)膜(9)的上方蝕刻除去上部電極層(6)的不需要部分時，能夠良好地防止下部電極層(5)被腐蝕。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明可以良好地適用于構(gòu)成使用于層疊多個半導(dǎo)體元件而形成的半導(dǎo)體器件、冷陰極熒光放電管的驅(qū)動裝置中的H橋接電路(全橋接電路)等的半導(dǎo)體器件。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，具備下部半導(dǎo)體元件、形成在該下部半導(dǎo)體元件的上面的下部電極層、形成在該下部電極層的上面的上部電極層、固定在該上部電極層的上面的上部半導(dǎo)體元件、以及固定所述上部電極層和所述上部半導(dǎo)體元件的粘接劑層，所述下部電極層的上面和所述上部電極層的上面由不同的材質(zhì)形成，在所述下部電極層的上面設(shè)置從所述上部電極層部分地露出在外部的接線區(qū)域，在所述接線區(qū)域連接了細(xì)導(dǎo)線的端部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，利用與形成所述細(xì)導(dǎo)線的金屬的粘接性高于所述上部電極層的上面與形成所述細(xì)導(dǎo)線的金屬的粘接性的金屬，形成所述下部電極層的上面，利用與形成所述粘接劑層的材料的粘接性高于所述下部電極層的上面與形成所述粘接劑層的材料的粘接性的金屬，形成所述上部電極層的上面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述下部半導(dǎo)體元件的所述上面具有形成有多個單元的單元形成區(qū)域、和沒有形成單元的非形成區(qū)域，在所述下部半導(dǎo)體元件的中央側(cè)配置所述單元形成區(qū)域，以包圍所述單元形成區(qū)域的方式在所述下部半導(dǎo)體元件的外周側(cè)、環(huán)狀地配置所述非形成區(qū)域，使所述上部電極層延伸至與所述單元形成區(qū)域相比更靠近所述下部半導(dǎo)體元件的外周側(cè)。
4.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，包含在下部半導(dǎo)體元件的上面形成下部電極層的工序，在所述下部電極層的上面，形成具有由與所述下部電極層的上面不同的材質(zhì)構(gòu)成的上面的上部電極層的工序，在所述上部電極層設(shè)置缺口部，并在所述下部電極層的上面、形成通過該缺口部而部分地露出在外部的接線區(qū)域的工序，利用粘接劑在所述上部電極層的上面固定上部半導(dǎo)體元件的工序，以及，在所述接線區(qū)域連接細(xì)導(dǎo)線的端部的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，包括在所述下部半導(dǎo)體元件的上面，設(shè)置形成了多個單元的單元形成區(qū)域、和沒有形成單元的非形成區(qū)域的工序，在所述下部電極層的上面形成接線區(qū)域的工序包括在與所述單元形成區(qū)域相比更靠近所述下部半導(dǎo)體元件內(nèi)側(cè)蝕刻除去所述上部電極層的工序。
全文摘要
能夠通過焊錫良好地固定下部IGBT和上部IGBT，同時牢固地連接下部IGBT和引線，形成可靠性高的半導(dǎo)體器件。具備形成在下部IGBT(1)的下部電極層(5)、形成在下部電極層(5)上的上部電極層(6)、固定在上部電極層(6)的上部半導(dǎo)體元件(2)、以及連接上部電極層(6)和上部IGBT(2)的焊錫(7)。由不同的材質(zhì)構(gòu)成下部電極層(5)和上部電極層(6)，在下部電極層(5)的上面(5a)設(shè)置從設(shè)在上部電極層(6)的缺口部部分地露出在外部的接線區(qū)域(15)，在接線區(qū)域(15)連接細(xì)線(8)。可以利用焊錫附著性出色的材質(zhì)形成上部電極層(6)，利用與引線(8)連接強(qiáng)度高的材質(zhì)形成下部電極層(5)。
文檔編號H01L27/088GK101040386SQ20068000101
公開日2007年9月19日 申請日期2006年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月7日
發(fā)明者鳥居克行 申請人:三墾電氣株式會社